MRSA의 항생제 내성 관련 유전자의 발현에 대한 대황추출물의 저해 효과

Abstract

최근 항생제 오남용으로 인한 항생제 내성 균의 증가는 세계적으로 큰 문제가 되고 있다. 따라서 기존의 항생제를 대체 할 수 있는 대체제의 연구가 시급한 실정이다. 이러한 연구는 주로 천연물을 대상으로 많이 이뤄지고 있은데, 기존의 육상식물에 비해 해양생물에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 한국의 동해안 및 일본에 서식하는 대황은 갈조류의 해조류로서 항산화, 항염증, 항암 등의 다양한 생리활성을 가진 것으로 알려져 있다. 본 연구는 대황 추출물로부터 대표적인 항생제 내성균인 메티실린계 내성 황색포도상구균(methicillin-resistance Staphylococcus aureus, MRSA)에 대한 항균 활성을 확인하고 항균 기작을 조사해 보았다. 그 결과, 대황 추출물의 다양한 분획물 중 ethyl acetate분획에서 MIC값이 32~64 μg/mL으로 가장 뛰어난 anti-MRSA 활성을 나타내었다. 대황 추출물의 ethyl acetate분획물의 MRSA에 대한 항균 기작을 알아보기 위하여 MRSA에 대한 감수성이 없는 ß-lactam 계 항생제(ampicillin, penicillin, and oxacillin)와의 FIC test를 통하여 synergistic effect를 조사하였다. 그 결과, ß-lactam 계 항생제들이 대황 추출물의 ethyl acetate분획물과 함께 작용하면서 MRSA에 대한 항균 활성을 회복하였다. 이와 같은 결과는 대황 추출물의 ethyl acetate분획물이 ß-lactam 계 항생제 내성에 관여하는 MRSA내의 penicillin binding protein 2a (PBP2a) 단백질의 불활성 및 합성을 저해하는데 관여할 것을 예상해 볼 수 있다. 이런 추론을 분자생물학적인 기법으로 규명하기 위하여 RT-PCR 및 western blot 을 이용하여 MRSA의 ß-lactam 계 항생제 내성에 관여하는 유전자들의 전사량과 PBP2a의 발현량에 대한 대황 추출물의 ethyl acetate분획물의 영향을 조사하였다. ß-lactam 계 항생제 내성에 관여하는 유전자인 mec operon (mecA, mecI, mecR1)의 전사량이 대황 추출물의 ethyl acetate분획물에 의해 농도 의존적으로 저해되는 것을 관찰할 수 있었고, PBP2a의 발현량 또한 대황 추출물의 ethyl acetate분획물에 농도 의존적으로 억제 되는 것을 western blot을 통해 확인하였다. 따라서 대황 추출물의 ethyl acetate분획물이 직접적으로 MRSA의 ß-lactam 계 항생제 내성에 관여하는 PBP2a의 발현을 저해함으로서 기존의 ß-lactam 계 항생제의 MRSA에 대한 감수성을 회복시킨다는 결론을 도출하였다. 이와 같은 결과는 향후 MRSA와 같은 항생제 내성균의 제어를 위한 alternative phototherapeutic agent와 같은 치료제 개발에 연결될 것으로 기대된다.